测量系统分析用图

测量系统分析--“量具R&R”第一节概述测量数据的使用比以前更频繁﹑更广泛.例如,是否调整制造过程,现在普遍依据测量数据来决定.把测量数据或由它们计算出的一些统计量,与这一过程统计控制限值相比较,如果比较结果表明这一过程在统计控制之外,那么要做某种调整,否则,这一过程就允许运行而勿须调整.测量数据的另外一个用途是确定两个或多个变量之间是否存在某种显著关系.例如,人们可以推测一模制塑料料件的关键尺寸与浇注材料温度有关系.这种可能的关系可通过采用所谓回归分析的统计方法进行研究.即比较关键尺寸的测量结果与浇注材料温度的测量结果.应用以数据为基础的方法的益处,很大程度上决定于所用测量数据的质量.如果测量数据质量低,则这种方法的益处很可能低,类似地,如果测量数据的质量高,这一方法的益处也很可能高.为了确保应用测量数据所得到的益处大于它们所花的费用,就必须把注意力集中在数据的质量上.测量数据的质量测量数据质量与稳定条件下运行的某一测量系统得到的多次测量结果的统计特性有关.例如,假定用在稳定条件下运行的某测量系统,得到某一特性的多次测量结果.如果数据的质量会很低,以致这些数据是无用的. ,那么可以说这些测量数据的质量“高”,类似地,如果一些或全部测量结果“远离”标准值,那么可以说这些数据的质量“低”.低质量数据最普通的原因之一是数据变差太大.例如,测量某容器内的流体的容积,使用的测量系统可能对它周围的环境温度敏感,在这种情况下,数据的变差可能由于其体积的变化或周围温度的变化,使得解释这些数据更困难.因些这一测量系统是不太合乎需要的.一组测量的变差大多是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的. 如果这种交互作用产生太大的变差,那么数据的质量会很低,以致这些数据是无用的. 例如,一个具有大量变差的测量系统,用来分析一个制造过程,可能是不恰当的,因为这一测量系统的变差,可能会掩盖制造过程中的变差.绝大部分变差是不希望有的,但也有一些重要的例外.例如这一变差是由于被测量特性的小变化而引起的,一般情况下这一变差被认为是有用的.一个测量系统对这种变化越灵敏,这个系统越良好.因为这一系统是一个较敏感的测量系统.如果数据的质量是不可接受的,则必须改进,通常是通过改进测量系统来完成,而不是改进数据本身.测量过程术语“测量”定义为“赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系”. 赋值过程定义为测量过程,而赋予的值定义为测量值.从这些定义得出,应将一种测量过程看成一个制造过程,它产生数字(数据)作为输出.术语量具: 任何用来获得测量结果的装置;包括用来测量合格/不合格装置.测量系统: 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合;用来获得测量结果的整个过程.测量系统的分辨力(或分辩率): 测量系统捡出并如实指示被测特性中极小变化的能力.重复性: 指同一个人使用同一量具,多次测量同一零件上的同一参数所测结果的变差.再现性: 指不同人使用同一量具,测量同一零件上的同一参数所测结果的变差.C重复性量具精确度: 指测量观察平均值与真实值(基准值)的差异。

测量系统分析(MSA)控制程序页次第 3 页共 6 页5.1.2 测量系统分析时机当出现以下情况时，应进行测量系统分析:5.1.2.1新生产之产品PV有不同时;5.1.2.2新仪器，EV有不同时;5.1.2.3 新操作人员，AV有不同时;5.1.2.4易损耗之仪器必须注意其分析频率。

5.1.3 计量型量具的分辨力应用10:1原则检查侧量仪器是否具有足够的分辨力。

所谓10:1原则是指仪器的可视分辨力至少应为被侧特性公差和过程变差两者之间较小者的十分之一。

5.2 可用于GRR分析的方法5.2.1 极差法:简单快捷，能提供整体大概慨况。

5.2.2 均值极差法:将测量系统变差分“重复性”和“再现性”，而不是它们的交互作用.（控制图略）。

5.2.3 方差法（ANOVE）:详细将变差细分到4个部分“零件”“人员”“设备”“零件与人员的交互作用”。

计算要求高复杂.“均值极差法”和“方差法”常用Excel表格和MiniTab分析。

5.3 计量型GR&R的制作过程5.3.1 随机挑选10个覆盖全制程服从正态分布的样品（计数型选样尽可能在允收和拒收边缘,且数量相当）。

5.3.2 确定需要的量测设备并保证此设备校验合格且精度满足公差，及操作者3人或2人(培训合格能够胜任测量过程) 。

5.3.3 主导者将样品编号，并不能告知执行者样品的顺序。

5.3.4 由资深员工确定测量方式及方法或判定标准。

5.3.5 3个或2个操作者轮流测量3/2次.(第1位执行一遍换第2位.....如此循环3/2次) 。

5.3.6 将测量好的数据对应产品编号登记在计量型GR&R运算表中（可以利用客户指定表格或Minitab），以便分析计量型的值（如：图1图2）。

3个人检测员量测三次10PCS需量测的检具图1测量系统分析(MSA)控制程序页次第 4 页共 6 页5.4 计量型GR&R判定标准(具体范围可以依据客户要求)（如：图3）GRR≤10% 量测系统稳定10%<GRR≤20% 量测系统可接受20%<GRR≤30% 量测系统可接受,可不接受。

第八章测量系统分析（Measurement Systems Analysis，MSA）一、有关术语及定义1、测量系统——一套组装的并适用于特定量在规定区间内给出测得值信息的一台或多台测量仪器，通常还包括其他装置，诸如试剂和电源。

1）一个测量系统可以仅包括一台测量仪器。

注：测量系统——是用来获得测量结果的整个过程。

▲2、测量仪器（计量器具）——单独或与一个或多个辅助设备组合，用于进行测量的装置。

1）一台可单独使用的测量仪器是一个测量系统。

2）测量仪器可以是指示式测量仪器，也可以是实物量具。

3、测量设备——为实现测量过程所必需的测量仪器、软件、测量标准、标准物质、辅助设备或其组合。

4、示值——由测量仪器或测量系统给出的量值。

5、示值误差——测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差。

6、分辨力——引起相应示值产生可察觉到变化的被测量的最小变化。

7、显示装置的分辨力——能有效辨别的显示示值间的最小差值。

8、仪器偏移——重复测量示值的平均值减去参考量值。

9、测量仪器的稳定性——测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。

简称稳定性。

稳定性可用几种方式量化：1）用计量特性变化到某个规定的量所经过的时间间隔表示。

2）用计量特性在规定时间间隔内发生的变化表示。

10、仪器漂移——由于测量仪器计量特性的变化引起的示值在一段时间内的连续或增量变化。

1）仪器漂移既与被测量的变化无关，也与任何认识到的影响量的变化无关。

11、影响量引起的变差——当影响量依次呈现两个不同的量值时，给定被测量的示值差或实物量具提供的量值差。

1）对实物量具，影响量引起的变差是影响量呈现两个不同值时其提供量值间的差值。

12、影响量——在直接测量中不影响实际被测的量，但会影响示值与测量结果之间关系的量。

例：1）用安培计直接测量交流电流恒定幅度时的频率。

2）测量某杆长度时测微计（千分尺）的温度。

13、测量重复性——在一组重复性测量条件下的测量精密度。

简称重复性。

测量系统分析（MSA）1目的和范围规范测量系统分析，明确实施方法、步骤及对数据的处理、分析。

2规范性引用文件无3定义3.1测量系统：用来对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合；也就是说，用来获得测量结果的整个过程。

3.2稳定性：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。

稳定性是整个时间的偏倚的变化。

3.3分辨率：为测量仪器能够读取的最小测量单位。

别名：最小读数单位、刻度限度、或探测度、分辨力；要求低于过程变差或允许偏差（tolerance）的十分之一。

Minitab中常用的分辨率指标：可区分的类别数ndc=(零件的标准偏差/ 总的量具偏差)* 1.41，一般要求它大于等于5才可接受，10以上更理想。

3.4过程总波动TV=6σ。

σ——过程总的标准差3.5准确性（准确度）：测量的平均值是否偏离了真值，一般通过量具计量鉴定或校准来保证。

3.5.1真值：理论正确值，又称为：参考值。

3.5.2偏倚：是指对相同零件上同一特性的观测平均值与真值的差异。

%偏倚=偏倚的平均绝对值/TV。

3.5.3线性：在测量设备预期的工作量程内，偏倚值的差值。

用线性度、线性百分率表示。

3.6精确性（精密度）：测量数据的波动。

测量系统分析的重点，包括：重复性和再现性3.6.1重复性：是由一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。

重复性又被称为设备波动（equipment variation，EV）。

3.6.2再现性：是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

再现性又被称为“评价人之间”的波动（appraiser waration，AV）。

3.6.3精确性%公差（SV/Toler），又称为%P/T：是测量系统的重复性和再现性波动与被测对象质量特σ/ (USL-LSL) *100%。

测量系统分析（MSA）测量系统可分为“计数型”及“计量型”测量系统两类。

测量后能够给出连续性的测量数值的为计量型测量系统；而只能定性地给出测量结果的为计数型测量系统。

“计量型”测量系统分析通常包括(Bias)、稳定性(Stability)、(Linearity)、以及重复性和再现性(Repeatability&Reproducibility，简称R&R)。

在测量系统分析的实际运作中可同时进行，亦可选项进行，根据具体使用情况确定。

测量：是指以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。

我们通常用分辨力、偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性等评价测量系统的优劣，并用它们控制测量系统的偏倚和波动，以使测量获得的数据准确可靠。

有效测量的十原则：1.确定测量的目的及用途。

一个尤其重要的例子就是测量在质量改进中的应用。

在进行最终测量的同时，还必须包括用于诊断的过程间测量。

2.强调与顾客相关的测量，这里的顾客包括内部顾客与外部顾客。

3.聚集于有用的测量，而非易实现的测量。

当量化很困难时，利用替代的测量至少可以提供关于输出的部分理解。

4.在从计划到执行测量的全程中，提供各个层面上的参与。

那些不使用的测量最终会被忽略。

5.使测量尽量与其相关的活动同时执行，因为时效性对于诊断与决策是有益的。

6.不仅要提供当期指标，同时还要包括先行指标和滞后指标。

对现在及以前的测量固然必要，但先行指标有助于对未来的预测。

7.提前制订数据采集、存储、分析及展示的计划。

8.对数据记录、分析及展示的方法进行简化。

简单的检查表、数据编码、自动测量等都非常有用，图表展示的方法尤为有用。

9.测量的准确性、完整性与可用进行阶段评估。

其中，可用性包括相关性、可理解性、详细程度、可读性以及可解释性。

10.要认识到只通过测量是无法改进产品及过程。

基本概念：3.稳定性：测量系统保持其位置变差和宽度变差随时间恒定的能力。

4.偏倚：观测平均值（在重复条件下的测量）与一参考值之间的差值。

测量系统分析计算实例- 案例3 测量系统分析案例案例3测量系统分析计算实例测量系统分析计算实例某企业主要生产型号为YSK30-6A电机，电机主要质量特征值为电机轴径向跳动量。

公差要求为0 ~ 0 .03毫米。

已知其质量特征值服从正态分布，质量特征值转化为测量时，由测量员进行a和b使用相同的测量仪器进行测量，使用的测量仪器是百分表。

为了了解测量系统的可靠性，采集了10个样品，并立即分发给检测员A和检测员B，每个样品测量3轮。

该过程中获得的数据如表3-1所示。

表3-1测量系统分析数据123123 10 .0250 .020 .020 .020 .020 .020 .0150 .0220 .030 .0450 .030 .0250 .040 .0330 .0140 .0150 .0150 .020 .0150 .0240 .0080 .010 .010 .010 .010 .010 .0150 .040 .040 .040 .040 .030 .0460 .0480 .0450 .0450 .030 .040 .0470 .010 .020 .010 .010 .0150 .01580 .010 .010 .010 .020 .010 .01590 .0250 .0250 .020 .020 .030 .02100 .0450 .030 .030 .030 .0250 .04操作轮这个问题属于典型的跨类型测量系统分析问题。

Minitab提供了两种测量R&R(交叉)的方法:均值范围法或方差分析法。

平均范围法将总体变化分为三类:分量之间的变化、重复性和再现性。

方差分析进一步将再现性分为操作者和操作者-成分交互作用。

在某种程度上，方差分析平均范围方法更准确，因为它考虑了操作者和组件之间的相互作用。

下面，将分别针对这两种方法对测量系统进行分析。

一、平均范围法1、打开工作表“测量系统分析.xls”。

组织数据，使每行包含样本名称、运算符和测量值，如图所示3-1显示。